DE1236478B - Antifoam agents - Google Patents
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- DE1236478B DE1236478B DED19261A DED0019261A DE1236478B DE 1236478 B DE1236478 B DE 1236478B DE D19261 A DED19261 A DE D19261A DE D0019261 A DED0019261 A DE D0019261A DE 1236478 B DE1236478 B DE 1236478B
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
Int. Cl.:Int. Cl .:
BOIdBOId
Deutsche Kl.: 12 c-3/11German class: 12 c-3/11
Nummer: 1236478Number: 1236478
Aktenzeichen: D19261IV c/12 eFile number: D19261IV c / 12 e
Anmeldetag: 4. Dezember 1954Filing date: December 4, 1954
Auslegetag: 16. März 1967Open date: March 16, 1967
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Umsetzungsproduktes aus Glycerin mit Propylenoxyd und Äthylenoxyd als Antischaummittel.The invention relates to the use of a reaction product of glycerol with propylene oxide and Ethylene oxide as an antifoam agent.
Diese erfindungsgemäß verwendeten Trioxypolyoxyalkylenäther des Glycerins waren bisher noch nicht bekannt, und ihre Wirkung als Antischaummittel ist insofern überraschend, als die nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 699 664 herstellbaren Trioxypolyoxyalkylenäther des Glycerins, bei denen jedoch im Gegensatz zu den erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen die Oxyäthylen- und Oxy-1,2-propyleneinheiten völlig willkürlich wiederkehren, keine scha um hemmenden Eigenschaften aufweisen und nur als Schmiermittel brauchbar sind.These trioxypolyoxyalkylene ethers of glycerol used according to the invention have not yet been used known, and their effect as antifoam agents is surprising in that that after the process British Patent 699 664 preparable trioxypolyoxyalkylene ethers of glycerol, in which however, in contrast to those used according to the invention Compounds the oxyethylene and oxy-1,2-propylene units recur completely at random, have no harmful inhibiting properties and are only useful as a lubricant.
Aus der deutschen Patentschrift 826 746 ist ferner die Verwendung von Glycerin-l^-dialkyläthern, die höchstens 15 KohlenstofTatome im Molekül enthalten sollen, als Antischaummittel bekannt. Diese Verbindungen sind jedoch auf Grund ihres niedrigen Molekulargewichts relativ leichtflüchtig und auch in Wasser unlöslich. Der Hauptnachteil dieser Verbindungen besteht also darin, daß, wenn sie in wäßrigen Systemen verwendet werden sollen, ein zusätzlicher Emulgator erforderlich ist. Im Gegensatz dazu haben die erfindungsgemäß verwendeten Urasetzungsprodukte ein sehr hohes Molekulargewicht und sind demzufolge völlig nichtflüchtig. Ferner lösen sie sich bzw. dispergieren sic sich selbst leicht in Wasser in den erforderlichen Mengen, so daß die Anwendung eines zusätzlichen Emulgiermittels entfällt, weil die erfindungsgemäß verwendeten Produkte nicht nur sehr gute Antischaummittel sind, sondern auch eine Wirksamkeit als oberflächenaktive Mittel und Dispergiermittel besitzen. In der französischen Patentschrift 1018 241 sind schließlich Polyäther aliphatischer Alkohole als Antischaummittel beschrieben, die jedoch in ihrer Wirkung den erfindungsgemäßen Umsetzungsprodukten weitaus unterlegen sind, wie der weiter unten aufgezeigte Vergleichsversuch erkennen läßt.From the German patent 826 746 is also the use of glycerol-l ^ -dialkyläthern, the should contain a maximum of 15 carbon atoms in the molecule, known as antifoam agents. These connections however, due to their low molecular weight, they are relatively volatile and also in Water insoluble. The main disadvantage of these compounds is that when they are in aqueous Systems are to be used, an additional emulsifier is required. In contrast, have the urasposition products used according to the invention have a very high molecular weight and are therefore completely non-volatile. Furthermore, they dissolve or disperse easily in water in the required amounts Quantities, so that the use of an additional emulsifier is not necessary because the invention The products used are not only very good antifoam agents, but also have an effect as surfactants and dispersants. In the French patent specification 1018 241 finally polyethers of aliphatic alcohols are described as antifoam agents, which, however are far inferior in their action to the reaction products according to the invention, such as the can be seen in the comparison test shown below.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines Umsetzungsproduktes aus Glycerin mit Propylcnoxyd und Äthylenoxyd, wobei das Glycerin zuerst mit 30 bis 80, vorzugsweise 40 bis 70 Gewichtsteilea Propylcnoxyd und dann mit 0,1 bis 0,4, vorzugsweise 0,15 bis 0,35 Gewichtsteilen Äthylenoxyd, bezogen auf das Glycerin-Propylenoxyd-Produkt, umgesetzt worden ist, und wobei das mittlere Molekulargewicht des Umsetzungsproduktes zwischen 1700 und 5000 beträgt, als Antischaummittel.The object of the present invention consists in the use of a reaction product from Glycerine with propylene oxide and ethylene oxide, the glycerine initially with 30 to 80, preferably 40 to 70 parts by weight of propylene oxide and then with 0.1 to 0.4, preferably 0.15 to 0.35 parts by weight of ethylene oxide, based on the glycerol-propylene oxide product, has been implemented, and the middle Molecular weight of the reaction product is between 1700 and 5000, as an antifoam agent.
Die neuartigen Umsetzungsprodukte sind Trioxypolyoxyalkylenäther des Glycerins, in denen das AntischaummittelThe novel reaction products are trioxypolyoxyalkylene ethers of glycerol, in which the Antifoam agents
Anmelder:Applicant:
The Dow Chemical Company,The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)Midland, me. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Ruschke, patent attorney,
Berlin 33. Auguste-Viktoria-Str. 65Berlin 33. Auguste-Viktoria-Str. 65
Als Erfinder benannt:
Malcolm Everett Priiitt,
William Albert Rogers jun.,
Jackson, Tex. (V. St. A.)Named as inventor:
Malcolm Everett Priiitt,
William Albert Rogers Jr.,
Jackson, Tex. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1953
(396 773)Claimed priority:
V. St. v. America 7 December 1953
(396 773)
Glycerin durch Polyoxyalkylenätherketten substituiert ist. Die erfindungsgemäß verwendeten Umsetzungsprodukte sind hartem Wasser und Elektrolyten gegenüber verhältnismäßig unempfindlich, sie sind besonders gute Antischaummittel, die bereits in überaus niedrigen Konzentrationen das Schäumen in wäßrigen und nichtwäßrigen Systemen überraschend wirkungsvoll zu verhindern bzw. zu unterdrücken vermögen. Wenn man sie wäßrigen Flüssigkeiten zusetzt, um die Schaumbildung zu verhindern, kann man diese Flüssigkeiten während der Destillation, Kondensation, Polymerisation, Veresterung, Hydrolyse, Verdampfung und vieler anderer unter Erhitzen durchzuführender Operationen ununterbrochen erhitzen, womit eine stärkere Ausnutzung der Anlage, d. h. der Kessel, Kolonnen, Tanks usw., ermöglicht wird. Die Verbindungen verhindern auch das Schäumen, das oft bei der Kreislauffühlung und beim mechanischen Vermischen von besonders erhitzten Lösungen auftritt, die, wie Seifen- und Wärmeaustauschlösungen, z. B. in Kühlanlagen von Kraftfahrzeugen stark zum Schäumen neigen. Mit diesen Trioxypolv^tyalkylenäthern des Glycerins kann auch das Schämen iff itichtwäßrigen Systemen, z. B. bei der Herst«uiig***nvFirnissen, unterdrückt werden. & "<" /j Glycerol is substituted by polyoxyalkylene ether chains. The reaction products used according to the invention are relatively insensitive to hard water and electrolytes; they are particularly good antifoam agents which, even in extremely low concentrations, are surprisingly effective in preventing or suppressing foaming in aqueous and non-aqueous systems. If they are added to aqueous liquids to prevent foam formation, these liquids can be continuously heated during distillation, condensation, polymerization, esterification, hydrolysis, evaporation and many other operations to be carried out with heating, thus increasing the utilization of the plant, i.e. the boiler , Columns, tanks, etc., is made possible. The compounds also prevent the foaming that often occurs with circulatory sensing and mechanical mixing of specially heated solutions such as soap and heat exchange solutions, e.g. B. have a strong tendency to foam in cooling systems of motor vehicles. With these Trioxypolv ^ tyalkylenäthern of glycerol, the ashaming of iff itichtaqueous systems, z. B. in the manufacture of varnishes, can be suppressed. &"<" / j
Die erfindungsgemäß verwendeteiNhiotkikte stellen nichtfiüchtige, wasserhelle bis bernsteinfarbene Flüssigkeiten dar, die mit Benzol und vielen anderen organischen Verbindungen außerordentlich gut mischbarThe devices used according to the invention are used non-volatile, water-white to amber-colored liquids which are extremely miscible with benzene and many other organic compounds
70S 519/48370S 519/483
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bar sind. Sie sind auch in aliphatischen und cycloali- Wasser wäscht und möglicherweise vorhandene flüch-are cash. They are also in aliphatic and cycloali- water washes and possibly existing volatile
phatischen Lösungsmitteln, z. B. Aceton, Tetrachlor- tige Stoffe durch fraktionierte Destillation unter ver-phatic solvents, e.g. B. acetone, tetrachlorous substances through fractional distillation under
kohlenstoff, Äthanol, Cyclohexanol, löslich, in Wasser mindertem Druck entfernt.carbon, ethanol, cyclohexanol, soluble, removed in reduced pressure water.
aber nur wenig löslich. Ein weiterer Vorteil dieser Das so hergestellte Produkt besteht zum größten flüssigen Produkte besteht darin, daß sie an der Luft 5 Teil aus einem komplexen Gemisch von Trioxypolybeständig sind, beim Erhitzen keine harzartigen Rück- oxyalkylenäthern des Glycerins, in denen die Länge stände bilden und Metalle nicht korrodieren. Im der Oxypoly oxy alkylen ketten von Mol zu Mol erheb-Gegensatz zu vielen anderen bekannten oberflächen- lieh schwankt und die sich im Molekulargewicht beaktiven Mitteln besitzen sie eine nur geringe Per-os- trächtlich voneinander unterscheiden. Alle diese Tri-Giftigkeit und werden nur in geringem Maße von der io oxypolyoxyalkylenäther des Glycerins gemäß der ErHaut absorbiert. findung weisen wahrscheinlich drei Polyoxy-l,2-pro-but only slightly soluble. Another advantage of this product is the greatest liquid products consists in that they are 5 part of a complex mixture of trioxypoly-resistant in air are, when heated, no resinous reoxyalkylene ethers of glycerine, in which the length Form stalls and do not corrode metals. In the oxypoly oxy alkylene chains from mole to mole considerable contrast to many other known surface borrowed fluctuates and which beaktiv in molecular weight Means they have only a slight per- ously differ from one another. All of this tri-toxicity and are only slightly affected by the io oxypolyoxyalkylene ether of glycerol according to the ErHaut absorbed. three polyoxy-1,2-pro
Bei dem Verfahren zur Herstellung der neuartigen pylenketten am Glycerin selbst auf und besitzen dreiIn the process of producing the new pylene chains on the glycerine itself and have three
erfindungsgemäß verwendeten Trioxypolyoxyalkylen- Oxypolyoxyäthylenketten, die ihrerseits an den PoIy-according to the invention used trioxypolyoxyalkylene oxypolyoxyethylene chains, which in turn are attached to the poly
ätber des Glycerins wird zunächst Glycerin mit 1,2-Pro- oxy-l,2-propylenketten hängen, diese also verlängern,Above the glycerine, glycerine with 1,2-proxy-1,2-propylene chains will initially hang, i.e. lengthen them,
pylenoxyd zu Polyoxy-l,2-propylenäthern des GIy- 15 Die erfindungsgemäß verwendeten Umsetzungspro-pylene oxide to polyoxy-l, 2-propylene ethers of GIy- 15 The implementation pro-
cerins umgesetzt. Diese Zwischenprodukte werden dukte können durch die Zahl der Oxyalkylengruppencerins implemented. These intermediate products can be produced by the number of oxyalkylene groups
dann mit Äthylenoxyd umgesetzt. Diese Zweistufen- definiert werden, die je Mol Glycerin umgesetzt wordenthen reacted with ethylene oxide. This two-stage process is defined as the amount of glycerine that has been converted per mole
reaktion wird unter verhältnismäßig wasserfreien Be- sind. Wenn man im Durchschnitt mindestens 48 Oxy-reaction takes place under relatively anhydrous conditions. If you have an average of at least 48 oxy-
dingungen in Gegenwart eines geeigneten Konden- 1,2-propylengruppen und mindestens sechs Oxyäthylen-conditions in the presence of a suitable condensate 1,2-propylene groups and at least six oxyethylene
sationskatalysators, z. B. eines Alkalihydroxyds, ent- 20 gruppen je Glycerinmolekül umsetzt, beginnen diesationskatalysators, z. B. an alkali hydroxide, ent- 20 groups per glycerol molecule converts, begin the
weder ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt. Produkte vorteilhafte Antischaumeigenschaften aufzu-carried out neither batchwise nor continuously. Products have advantageous anti-foam properties
Beim ansatzweisen Arbeiten wird Glycerin in ein ge- weisen. Das bedeutet einen Durchschnitt von wenig-When working in batches, glycerine is used in one. That means an average of little
eignetes Reaktionsgefäß, z. B. einen Autoklav, gegeben stens 54 Oxyalkylengruppen je Glycerinmolekül. Ge-suitable reaction vessel, e.g. B. an autoclave, given at least 54 oxyalkylene groups per glycerol molecule. Ge
und mit dem Katalysator, gewöhnlich 14 bis 15 Ge- wohnlich werden die Antischaumverbindungen derand with the catalyst, usually 14 to 15 common, the antifoam compounds become the
wichtsprozent Alkalihydroxyd, auf das Gewicht des »5 Erfindung durch Umsetzung von im Mittel 63 bisweight percent alkali metal hydroxide, based on the weight of the invention by converting an average of 63 to
Glycerins bezogen, vermischt. Vor der Zugabe des 126 Oxy-l,2-propylengruppen und 9 bis 69 Oxyäthylen-Glycerine related, mixed. Before adding the 126 oxy-1,2-propylene groups and 9 to 69 oxyethylene
1,2-Propylenoxyds wird das Reaktionsgefäß vorteilhaft gruppen je Glycerinmolekül hergestellt. Das bedeutet1,2-propylene oxide, the reaction vessel is advantageously made in groups per glycerol molecule. That means
mit einem trockenen inerten Gas ausgespült. Die Ent- im Durchschnitt wenigstens 72 Oxyalkylengruppen jepurged with a dry inert gas. The ent- averaged at least 72 oxyalkylene groups each
fernung von Sauerstoff aus dem Reaktionsgefäß ist Glycerinmolekül. In allen diesen neuen Trioxypoly-removal of oxygen from the reaction vessel is glycerin molecule. In all of these new trioxypoly-
wichtig, wenn man farblose Produkte erhalten 30 oxyalkylenäthern des Glycerins sollen die Oxy-l,2-pro-important if colorless products are obtained. 30 oxyalkylene ethers of glycerine should contain the oxy-l, 2-pro-
will. pylengruppen mehr als 66 Molprozent, aber nicht mehrwant. pylene groups more than 66 mole percent, but not more
Danach wird das Reaktionsgefäß auf eine Tempe- als 89 Molprozent der gesamten OxyalkylengruppenThereafter, the reaction vessel is brought to a temperature than 89 mole percent of the total oxyalkylene groups
ratur erhitzt, bei der sich das 1,2-Propylenoxyd mit ausmachen. Ungewöhnlich gut schaumhemmende Ver-temperature at which the 1,2-propylene oxide make up with. Unusually good foam-inhibiting
dem Glycerin umsetzt. Dazu reicht eine Temperatur, bindungen werden erhalten, wenn im Durchschnittthe glycerine converts. A temperature is sufficient for this, bonds are retained if on average
die wenig über 10O0C liegt, gewöhnlich aus. Es wird 35 81 bis 111 Oxy-l^-propylengruppen und 15 bis 51which is a little above 10O 0 C, usually from. There will be 35 81 to 111 oxy-l ^ -propylene groups and 15 to 51
nun unter gutem Vermischen das 1,2-Propylenoxyd Oxyäthylengruppen je Glycerinmolekül umgesetztthe 1,2-propylene oxide oxyethylene groups per glycerol molecule are now reacted with thorough mixing
allmählich zu der Glycerin und Alkalihydroxyd ent- werden. In diesen Verbindungen mit optimalen Anti-gradually to which glycerine and alkali hydroxide evolve. In these compounds with optimal anti
haltenden Lösung gegeben, wobei die Reaktionswärme Schaumeigenschaften machen die Oxy-l,2-propylen-holding solution given, with the heat of reaction foam properties make the oxy-l, 2-propylene-
gewöhnlich abgeleitet werden muß, um die Temperatur gruppen 68 bis 85 Molprozent der gesamten Oxy-usually must be derived to the temperature groups 68 to 85 mole percent of the total oxy-
unter etwa 16O0C, vorzugsweise zwischen 120 und 40 alkylengruppen aus.below about 16O 0 C, preferably from 120 to 40 alkylene groups from.
14O0C, zu halten. Unter diesen Bedingungen wird das Da es sehr schwierig ist, das mittlere Molekularge-14O 0 C to hold. Since it is very difficult to determine the mean molecular weight
1,2-Propylenoxyd in solchen Mengen zugegeben, daß wicht der erfindungsgemäß verwendeten Produkte zu1,2-propylene oxide is added in such amounts that the products used according to the invention are weighted
sich der Druck in dem Gefäß zwischen 2,1 und 2,8 at bestimmen, werden sie am besten, wie oben angegeben,If the pressure in the vessel is between 2.1 and 2.8 at, it is best to use it as stated above,
bewegt. Der 1,2-Propylenoxydzusatz wird so lange durch die Mengen 1,2-Propylenoxyd und Äthylenoxyd,emotional. The 1,2-propylene oxide addition is so long by the amounts of 1,2-propylene oxide and ethylene oxide,
fortgesetzt, bis wenigstens 30, am besten 40 bis 80 Ge- 45 die mit dem Glycerin umgesetzt wurden, definiert,continued until at least 30, ideally 40 to 80 genes that have reacted with the glycerine are defined,
wichtsteile 1,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil Glycerin Vom praktischen Standpunkt aus werden diejenigenparts by weight of 1,2-propylene oxide per part by weight of glycerin From the practical standpoint, those
umgesetzt worden sind. Zur Herstellung dieser als Produkte, die die besten Antischaumeigenschartenhave been implemented. To manufacture these as products that have the best anti-foam properties
Zwischenprodukte dienenden Trioxypolyoxy-l,2-pro- besitzen, erhalten durch Kondensation von 1 kg GIy-Trioxypolyoxy-l, 2-pro possessing intermediate products, obtained by condensation of 1 kg of GIy-
pylenäther des Glycerins werden am besten 50 bis cerin mit mehr als 40 und vorzugsweise 50 bis 70 kgpylene ethers of glycerol are best 50 to cerin with more than 40 and preferably 50 to 70 kg
70 Gewichtsteile i,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil 50 1,2-Propylenoxyd und nachfolgende Umsetzung mit70 parts by weight of i, 2-propylene oxide per part by weight of 50 1,2-propylene oxide and subsequent reaction with
Glycerin angewandt. Äthylenoxyd. Da die umzusetzende ÄthylenoxydmengeGlycerin applied. Ethylene oxide. Because the amount of ethylene oxide to be converted
Wenn alles Propylenoxyd zugesetzt worden und die nicht nur von dem anfänglichen Gewicht des Glycc-Reaktion
praktisch beendet ist, wird Äthyleooxyd all- rins, sondern auch von dem des damit kondensierten
mählich zu dem Reaktionsgemisch in solcher Menge 1,2-Propylenoxyds abhängt, kann die anzuwendende
gegeben, daß der Druck zwischen 2,1 und 2,8 at bleibt, 55 Äthylenoxydmenge am besten in Gewichtsteilchen,
während die Temperatur wiederum zwischen 120 und bezogen auf das 1,2-Propylenoxyd-Glycerin-Zwischen-14O0C
liegt. Der Äthylenoxydzusatz wird fortgesetzt, kondensationsprodukt, ausgedrückt werden: sie macht
bis 0,1 bis 0,4 Gewichtsteile Äthylenoxyd je Gewichts- vorzugsweise 0,15 bis 0,35 kg Äthylenoxyd je Kiloteil
des Zwischenproduktes, d. h. des Trioxypoly- gramm dieses Zwischenproduktes aus.
oxy-l,2-propylenäthers des Glycerins, umgesetzt wor- 60 Um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden,
den sind. Sobald die zuvor bestimmte Menge Äthylen- arbeitet man im allgemeinen unter praktisch wasseroxyd
Jn das Reaktionsgefäß eingeführt und die freien Reaktionsbedingungen, d. h. die Reaktionsteil-Kondensation
bis zu dem gewünschten Ausmaß durch- nehmer enthalten zusammen weniger als 0,2 und vorgeführt
worden ist, kann das Reaktionsprodukt als zugsweise weniger als 0,1 Gewichtsprozent Wasser,
solches als Antischaummittel verwendet werden. Ge- 65 Das handelsübliche Glycerin mit über 99°/oiger Reingebenenfalls
kann aber auch das Alkalihydroxyd in heit, das weniger als 0,5 % Wasser enthält, wird im alldiesem
Produkt, z. B. mit Eisessig, neutralisiert werden, gemeinen bevorzugt. Unter optimalen Bedingungen
und man kann es weiterreinigen, indem man es mit liegt der Feuchtigkeitsgehalt bei Propylenoxyd ge-When all the propylene oxide has been added and which is practically finished not only on the initial weight of the Glycc reaction, Ethyleooxyd becomes allrin, but also on that of the 1,2-propylene oxide condensed with it gradually to the reaction mixture in such an amount as the applicable given that the pressure remains at 2.1 to 2.8, 55 Äthylenoxydmenge best in Gewichtsteilchen while the temperature of 1,2-propylene oxide-glycerine intermediate 14O is again between 120 and based on the 0 C. The addition of ethylene oxide is continued, condensation product, to be expressed: it makes up 0.1 to 0.4 parts by weight of ethylene oxide per weight, preferably 0.15 to 0.35 kg of ethylene oxide per kilo part of the intermediate product, ie the trioxypolygram of this intermediate product.
oxy-l, 2-propylene ether of glycerol, implemented wor- 60 In order to avoid undesirable side reactions, the are. As soon as the previously determined amount of ethylene is generally introduced into the reaction vessel under practically water oxide and the free reaction conditions, ie the condensation of the reaction part to the desired extent, contain less than 0.2 together and have been demonstrated Reaction product as preferably less than 0.1 percent by weight of water, such as an antifoam agent. Overall 65 The commercial glycerin with about 99 ° / o pure sulfuric optionally but can also be the alkali metal hydroxide in standardized containing less than 0.5% water, is the product alldiesem, z. B. with glacial acetic acid, are neutralized, common preferred. Under optimal conditions and you can further clean it by keeping it with the moisture content is propylene oxide
t 236 478t 236 478
wohnlich unter 0,1 °/0 und der von Äthylenoxyd gewöhnlich unter 0,01 0J0. habitable less than 0.1 ° / 0 and that of ethylene oxide and usually less than 0.01 J 0 0th
Als Katalysatoren werden bei der Kondensationsreaktion die bei der Kondensation von Alkylenoxyden mit Alkoholen üblicherweise angewandten Katalysatoren benutzt, am besten alkalische Katalysatoren, insbesondere Alkalihydroxyde oder Alkalialkoholate. Der Katalysator wird gewöhnlich in zwischen 0,1 und 1,0 Gewichtsprozent der gesamten Reaktionsmasse liegender Menge angewandt, gewöhnlich 0,2 °/0 oder weniger. Die gesamte Katalysatormenge für die Reaktion wird gewöhnlich im Glycerin aufgelöst, ehe man das Alkylenoxyd zusetzt. Man kann in den verschiedenen Stufen der Reaktion Katalysator zufügen, wenn die Reaktion träge zu werden beginnt.The catalysts used in the condensation reaction are the catalysts usually used in the condensation of alkylene oxides with alcohols, preferably alkaline catalysts, in particular alkali metal hydroxides or alkali metal alcoholates. The catalyst is usually applied in between 0.1 and 1.0 weight percent of the total reaction mass lying amount of usually 0.2 ° / 0 or less. The entire amount of catalyst for the reaction is usually dissolved in the glycerine before the alkylene oxide is added. Catalyst can be added at various stages of the reaction when the reaction begins to become sluggish.
Die Temperatur ist für die Durchführung der Kondensation entscheidend und soll zwischen 100 und 160" C liegen. Tn den meisten Fällen sind mindestens 120;C erforderlich, insbesondere bei der Herstellung von Produkten mit hohem Molekulargewicht. Auf der anderen Seite neigen die bei über 14O0C hergestellten Produkte zur Verfärbung. Da die Kondensation stark exotherm ist, muß gekühlt werden. Aber selbst bei starker Kühlung müssen die Alkylenoxyde allmählich zugesetzt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Im allgemeinen soll der durch Zusatz der Alkylenoxyde erzeugte Druck zwischen 0,7 und 3,5 at gehalten werden, wobei Drücke über 7 at sorgfältig vermieden werden müssen, damit die Reaktion nicht außer Kontrolle gerät. Das Alkylenoxyd kann dem Reaktionsgefäß entweder als Gas oder als Flüssigkeit zugeführt werden. Starkes Rühren ist zweckmäßig, um eine gute Verteilung des Katalysators und eine gleichmäßige Reaktionsgeschwindigkeit innerhalb der ganzen Masse aufrechtzuerhalten.The temperature is critical for carrying out the condensation and is between 100 and 160 "C are Tn most cases at least 120;.. C is required, particularly in the manufacture of products with high molecular weight on the other hand tend at about 14O 0 C. Since the condensation is strongly exothermic, it must be cooled. But even with strong cooling, the alkylene oxides must be added gradually to avoid overheating. In general, the pressure generated by the addition of the alkylene oxides should be between 0.7 and 3.5 at, whereby pressures above 7 at must be carefully avoided so that the reaction does not get out of control. The alkylene oxide can be fed to the reaction vessel either as a gas or as a liquid. Vigorous stirring is advisable to ensure good distribution of the catalyst and to maintain a uniform rate of reaction throughout the mass.
Der Verlauf der Kondensation kann in großen Zügen durch laufendes Abmessen des jeweils zugegebenen Alkylenoxyds verfolgt werden, bis die gewünschte Menge erreicht worden ist. Das ungefähre mittlere Molekulargewicht dieser Produkte kann erhalten werden, indem man die Gewichtsprozent OH-Gruppen (durch Acetylierung) bestimmt, wobei je Molekül drei freie Oxygruppen angenommen werden. Im allgemeinen besitzen die Gemische der Trioxypolyoxyalkylenäther des Glycerins nach den Ergebnissen der Acetylierung 1,0 bzw. 1,5 bis 3,0 Gewichtsprozent OH und ein mittleres Molekulargewicht (durch Acetylierung bestimmt) zwischen 1700 und 5000.The course of the condensation can be broadly measured by continuously measuring the amount added in each case Alkylene oxide can be followed until the desired amount has been achieved. The approximate mean Molecular weight of these products can be obtained by considering the weight percent OH groups (by acetylation), assuming three free oxy groups per molecule. In general have the mixtures of trioxypolyoxyalkylene ethers of glycerol according to the results of Acetylation 1.0 or 1.5 to 3.0 percent by weight OH and an average molecular weight (by acetylation certain) between 1700 and 5000.
innerhalb des Erfindungsbereiches können die Viskositäten und sonstigen Eigenschaften der neuartigen flüssigen Reaktionsprodukte des Glycerins so variiert werden, daß sie sich für besondere Zwecke eignen, indem man die Zahl der Mol Propylenoxyd und Äthylenoxyd in der Kondensationsreaktion sorgfältig regelt. Die Viskositäten dieser Produktgemische liegen bei 38 0C gewöhnlich zwischen 250 und 800 cSt.Within the scope of the invention, the viscosities and other properties of the novel liquid reaction products of glycerol can be varied so that they are suitable for special purposes by carefully regulating the number of moles of propylene oxide and ethylene oxide in the condensation reaction. The viscosities of these product mixtures at 38 ° C. are usually between 250 and 800 cSt.
Im folgenden wird die Herstellung eines der erfindungsgemäßen Glyceryltrioxypolyoxyalkylenäther beschrieben :The following is the preparation of one of the inventive Glyceryltrioxypolyoxyalkylenäther described:
Ein mit trockenem Stickstoff gespültes stählernes Reaktionsgefäß wurde mit 1,0 Gewichtsteil eines handelsüblichen wasserfreien Glycerins von mehr als 99,5 Gewichtsprozent Reinheit und mit 0,67 Gewichtsteilen Kaliumhydroxyd in Plätzchenform beschickt. Das Gefäß wurde mit trockenem Stickstoff auf einen Druck von 5,25 at gebracht und auf Undichtigkeit geprüft und dann erhitzt, bis die Temperatur allmählich 125°C erreicht hat. Der Druck wurde dann auf 0,21 at gesenkt, worauf 1,2-Propylenoxyd mit weniger als 0,1 Gewichtsprozent Wasser zu dem gut gerührten, aus Glycerin und KOH bestehenden Gemisch in solcher Menge gegeben wurde, daß der Druck zwischen 2,1 und 3,5 at lag und die Temperatur bei 125CC verblieb. Mit dem Zusatz von 1,2-Propylenoxyd wurde 14 Stunden lang fortgefahren, bis ungefähr 65,0 Teile 1,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil Glycerin zugesetzt worden waren. Danach wurde das Reaktionsgemisch, das etwaA steel reaction vessel flushed with dry nitrogen was charged with 1.0 part by weight of a commercially available anhydrous glycerol of more than 99.5% by weight purity and with 0.67 part by weight of potassium hydroxide in the form of cookies. The vessel was pressurized to 5.25 atm with dry nitrogen and checked for leaks and then heated until the temperature gradually reached 125 ° C. The pressure was then reduced to 0.21 at, whereupon 1,2-propylene oxide with less than 0.1 percent by weight of water was added to the well-stirred mixture of glycerol and KOH in such an amount that the pressure was between 2.1 and 3.5 at and the temperature remained at 125 C. The addition of 1,2-propylene oxide was continued for 14 hours until approximately 65.0 parts of 1,2-propylene oxide had been added per part by weight of glycerin. Thereafter, the reaction mixture, which was about
ίο drei Viertel des Gefäßvolumens einnahm, 30 Minuten lang bei 125"C digeriert. Eine kleine Probe dieses Reaktionsproduktes wurde nach dem Digerieren abgezogen. Dieses Produkt war eine klare, hellbernsteinfarbene Flüssigkeit, die bei der Prüfung keine schaum-ίο took three quarters of the vessel volume, 30 minutes digested for a long time at 125 ° C. A small sample of this reaction product was drawn off after the digestion. This product was a clear, light amber colored liquid that did not foam when tested.
»5 hemmenden Eigenschaften meiner 50 volumprozentigen wäßrigen Lösung eines handelsüblichen Frostschutzmittels mit ungefähr 90 Gewichtsprozent Äthylenglykol hatte.»5 inhibiting properties of my 50 percent by volume aqueous solution of a commercially available antifreeze with approximately 90 percent by weight ethylene glycol would have.
Es wurde nun Äthylenoxyd, das weniger als 0,01 Ge-It was now ethylene oxide, which is less than 0.01
»0 wichtsprozent Wasser enthielt, allmählich in das gut gerührte Glycerin -1,2 - Propylenoxyd - Kondensationsprodukt eingeleitet. Während des Äthylenoxydzusatzes wurde der Druck wiederum zwischen 2,1 und 3,5 at und die Temperatur bei etwa 120cC gehalten.»0 percent by weight of water was gradually introduced into the well-stirred glycerol -1,2-propylene oxide condensation product. During the Äthylenoxydzusatzes the pressure was again at 2.1 to 3.5 and the temperature maintained at about 120 C c.
Sobald insgesamt 13,25 Teile Äthylenoxyd in das Reaktionsgefäß gegeben worden waren, war dessen ganzes Volumen von dem flüssigen Produkt ausgefüllt. Die Äthylenoxydzufuhr wurde dann unterbrochen und das Gemisch 30 Minuten lang digeriert.As soon as a total of 13.25 parts of ethylene oxide had been added to the reaction vessel, it was entire volume filled by the liquid product. The supply of ethylene oxide was then interrupted and the mixture digested for 30 minutes.
Das Produkt war eine viskose, hellbernsteinfarbene Flüssigkeit, die die Schaumbildung außerordentlich gut hemmte. Es war sowohl in Aceton als auch in Benzol sehr gut löslich, dagegen in Wasser nur wenig (unter 1 Gewichtsprozent). Das Produkt hatte folgende Eigenschaften:The product was a viscous, light amber colored liquid which produced excellent foaming well inhibited. It was very soluble in both acetone and benzene, but only slightly soluble in water (less than 1 percent by weight). The product had the following properties:
Dichte bei 25°C 1,0225Density at 25 ° C 1.0225
Brechungsindex bei 2O0C 1,455Refractive index at 2O 0 C 1.455
Viskosität in CentipoiseViscosity in centipoise
bei 380C 300at 38 0 C 300
bei 990C 1,455at 99 0 C 1.455
bei 990C 44at 99 0 C 44
ASTM-Fließpunkt in 0C -12ASTM pour point in 0 C -12
Oberflächenspannung (100 °/0)Surface tension (100 ° / 0 )
in Dyn/cm 33,6in dynes / cm 33.6
Oberflächenspannung einerSurface tension of a
0,l°/0igen Lösung in Wasser in0, l ° / 0 solution in water in
Dyn/cm 38,6Dynes / cm 38.6
Löslichkeit in Benzol bei 25° C
(Gramm Produkt je 100 g Benzol) > 100Solubility in benzene at 25 ° C
(Grams of product per 100 g of benzene)> 100
% OH (durch Acetylierung bestimmt) 1,64% OH (determined by acetylation) 1.64
Mittleres Molekulargewicht (aus
dem Acetyl wert berechnet) 3110Average molecular weight (from
calculated from the acetyl value) 3110
In der folgenden Tabelle sind einige Eigenschaften von mehreren Glyccryltrioxypolyoxyalkylenäthern zusammengestellt. Alle diese Produkte wurden nach dem vorstehend im einzelnen beschriebenen Verfahren hergestellt. Die genannten physikalischen Eigenschaften kommen den aus dem Reaktionsgefäß entnommenen Produkten, vor der Neutralisation, zu.The following table summarizes some properties of several Glyccryltrioxypolyoxyalkylenäthern. All of these products were made according to the procedure detailed above. The physical properties mentioned come from those taken from the reaction vessel Products, before neutralization.
Spalte 1 zeigt das Verhältnis, in welchem 1,2-Propylenoxyd mit Glycerin (40, 50 bzw. 60 Gewichtsteile 1,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil Glycerin) umgesetztColumn 1 shows the ratio in which 1,2-propylene oxide with glycerol (40, 50 or 60 parts by weight 1,2-propylene oxide per part by weight of glycerol) implemented
wurde. In Spalte 2 sind die Gewichtsverhältnisse angegeben, in denen Äthylenoxyd mit jedem der drei verschiedenen, als Zwischenprodukt auftretenden Kondensationsprodukte aus Glycerin und 1,2-Propylenoxyd umgesetzt wurde. In dieser Spalte 2 sind auch die Werte für jedes der drei aus Glycerin und 1,2-Propylenoxyd bestehenden Zwischenprodukte vor dem Zusatz des Äthylenoxyds enthalten.became. In column 2 the weight ratios are given, in which ethylene oxide with each of the three different condensation products occurring as an intermediate from glycerine and 1,2-propylene oxide was implemented. In this column 2 are also the values for each of the three intermediate products consisting of glycerol and 1,2-propylene oxide before the addition of the Contain ethylene oxide.
Spalte 3 enthält die (durch Acetylierung bestimmten) OH-Werte in Gewichtsprozent. Spalte 4 zeigt dieColumn 3 contains the (determined by acetylation) OH values in percent by weight. Column 4 shows the
mittleren Molekulargewichte der Produkte auf Grund der Berechnung aus dsn OH-Werte;i, wobei je Molekül drei freie Oxygruppsn angenommen werden.Average molecular weights of the products based on the calculation from dsn OH values; i, where per molecule three free oxygroups are accepted.
In den Spalten 5 bis 10 sind die bei dsn angegebenen Temperaturen festgestellten Viskositäten in Csntistoke, die ASTM-Füeßpunkte in 0C, die Dichtei bii den jeweiligen Temperaturen, die Brechuigsindizes {no bei 250C), die Oberflächenspinnungan der Produkte als solche (100 °/0) und der O.lO'Vyigs Losungen dieserColumns 5 to 10 show the viscosities determined at dsn in Csntistoke, the ASTM feet in 0 C, the density at the respective temperatures, the refractive indices (no at 25 0 C), the surface spinning of the product as such (100 ° / 0 ) and the O'Vyig's slogans of this
ίο Produkte in destilliertem Wasser in Dyn/cmang?g;bsn.ίο products in distilled water in Dyn / cmang? g; bsn.
GewichtsverhältnisWeight ratio
von Propylenoxydof propylene oxide
zu Glycerinto glycerine
GewichtsverhältnisWeight ratio
von Äthylenoxydof ethylene oxide
zu dem Propylen-to the propylene
oxyd-Glycerin-oxide-glycerin-
Kondensations-Condensation
produktproduct
Viskosität*)Viscosity*)
cStcSt
Fließpunkt Pour point
Dichtedensity
g/ccmg / ccm
Brechungsindex Refractive index
/in bei 25°C/ in at 25 ° C
Oberflächenspannung Surface tension
000»/o)| (0,17o) Dyn/cm000 »/ o) | (0.17o) Dynes / cm
40
4040
40
50
5050
50
60
6060
60
0,0
0,350.0
0.35
0,0
0,350.0
0.35
0,0
0,350.0
0.35
(38 "C)
(38° C)(38 "C)
(38 ° C)
(38 0C)
476(380C)(38 0 C)
476 (38 0 C)
(380C)
60,2 (990C)(38 0 C)
60.2 (99 0 C)
·) ASTM-Verfahren: D 445-52 T.·) ASTM method: D 445-52 T.
Dieses Beispiel erläutert die Antischaumejgenschaf ten eines Trioxypolyoxyalkylenäthers des Glycerins, der nach der vorstehend angegebenen Arbeitsweise hergestellt worden war, wobei 65 Teile 1,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil Glycerin und anschließend 0,20 Teile Äthylenoxyd je Gewichtsteil des aus Glycerin und 1,2-Propylenoxyd bestehenden Zwischenproduktes umgesetzt wurden.This example explains the anti-foam properties of a trioxypolyoxyalkylene ether of glycerol, which is prepared according to the procedure given above had been, with 65 parts of 1,2-propylene oxide per part by weight of glycerol and then 0.20 parts Ethylene oxide implemented per part by weight of the intermediate product consisting of glycerine and 1,2-propylene oxide became.
Dieses Produkt wurde als Antischaummittel in wäßrigen äthylenglykolhaltigen Frostschutzmittellösungen geprüft. Die verschiedenen Versuchslösungen wurden hergestellt, indem man unterschiedliche Gewichtsprozent des Glyceryltrioxypolyoxyalkylenäthers zu gleich großen Anteilen eines handelsüblichen Frostschutzmittels mit 90 Gewichtsprozent Äthylenglykol gab und die Mischung mit dem gleichen Volumen -1This product was used as an antifoam agent in aqueous anti-freeze solutions containing ethylene glycol checked. The various test solutions were prepared by adding different weight percentages of Glyceryltrioxypolyoxyalkylenäthers in equal proportions of a commercially available antifreeze with 90 weight percent ethylene glycol and the mixture with the same volume -1
-7-7
3030th
1,034
1,030
1,0191.034
1.030
1.019
1,4564
1,4547
1,45551.4564
1.4547
1.4555
36,8
36,436.8
36.4
36,736.7
41,2
38,4
37,641.2
38.4
37.6
Wasser verdünnte. Die Versuche wurden in einem Glasrohr durchgeführt, das 120 cm lang war und einen Innendurchmesser von 4 cm hatte. Dieses Glasrohr war am Boden mit einer mittelporösen Glasfritte versehen, die mit einer einzustellenden Luftzuleitung verbunden war. 200 ecm der wäßrigen Frostschutzmittellösung, die den Trioxypolyoxyalkylenäther des Glycerins enthielt, wurden in dieses Glasrohr gegeben, worauf in die Lösung durch die Glasfritte so viel Luft geleitet wurde, daß sich die größte Schaummenge bildete. Die Ergebnisse der Versuche werden durch die Schaumhöhe in Zentimeter angegeben. Sie sind in der folgenden Tabelle den entsprechenden Konzentrationen des erfindungsgemäßen Antiscbaunimittels gegenübergestellt. Diese Konzentrationen sind in Gewichtsprozent angegeben und auf das äthylenglykol haltige Frostschutzmittel (vor dem Vermischen mit ungefähr 50 Gewichtsprozent Wasser) bezogen.Water diluted. The experiments were carried out in a glass tube that was 120 cm long and one Had an inner diameter of 4 cm. This glass tube was provided with a medium-pore glass frit on the bottom, which was connected to an air supply line to be adjusted. 200 ecm of the aqueous antifreeze solution, which contained the trioxypolyoxyalkylene ether of glycerol, were placed in this glass tube, whereupon so much air was passed into the solution through the glass frit that the largest amount of foam was formed formed. The results of the tests are indicated by the foam height in centimeters. they are in the The following table is compared with the corresponding concentrations of the anti-deconstruction agent according to the invention. These concentrations are given in percent by weight and are based on the ethylene glycol content Antifreeze (obtained before mixing with approximately 50 weight percent water).
Die Wirksamkeit, mit der die erfindungsgemäßen Glycerintrioxypolyoxyalkylenäther die Schaumbildung unterdrücken, ist deutlich aus den Ergebnissen der folgenden Versuche zu erkennen, in denen mehrere der erfindungsgemäßen Antischaummittel mit verschiedenen handelsüblichen Antischaummitteln und anderen bekannten Verbindungen verglichen wurden.The effectiveness with which the glycerol trioxypolyoxyalkylene ethers according to the invention foam formation suppress, can be clearly seen from the results of the following experiments, in which several of the antifoam agents according to the invention with various commercially available antifoams and other known compounds were compared.
Diese Versuche wurden wie im Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Es wurden 200 ecm der aus 50 Volumprozent Wasser und 50 Volumprozent Frostschutzmittel bestehenden Lösungen, die 0,1 Gewichtsprozent der verschiedenen unten genannten Produkte enthielten, benutzt.These experiments were carried out as described in Example 1. There were 200 ecm from 50 percent by volume Water and 50 percent by volume antifreeze existing solutions that are 0.1 percent by weight of the various products listed below.
Diese Produkte sind in drei Gruppen eingeteilt: (a) Antischaummittel der Erfindung, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden waren, (b) in der Struktur verwandte Produkte, die aber nicht im Erfindungsbereich liegen, und (c) in der Struktur nicht verwandte, also ebenfalls außerhalb des Erfindungsbereiches liegende Produkte.These products are divided into three groups: (a) Antifoam agents of the invention made according to the above processes described had been prepared, (b) structurally related products that but not within the scope of the invention, and (c) not related in structure, i.e. also outside products within the scope of the invention.
Die Produkte der Gruppe (A) gemäß Spalte 1 sind in Spalte 2 der Tabelle durch die Teile 1,2-Propylenoxyd, die je Gewichtsteil Glycerin umgesetzt wurden, und die Teile Äthylenoxyd gekennzeichnet, die je Gewichtsteil des aus Glycerin und 1,2-Propylenoxyd bestehenden Zwischenproduktes umgesetzt wurden. So ist z. B. das Produkt des Beispiels 1, das durch Kondensation von 65 Gewichtsteilen 1,2-Propylenoxyd je Gewichtsteil Glycerin und anschließend 0,20 Gewichtsteilen Äthylenoxyd je Gewichtsteil des genannten Zwischenproduktes hergestellt wurde, in Spalte 2 als 65 PO — 0,20 ÄO bezeichnet.The products of group (A) according to column 1 are in column 2 of the table by the parts of 1,2-propylene oxide that were converted per part by weight of glycerol, and the parts of ethylene oxide identified per part by weight of glycerol and 1,2-propylene oxide existing intermediate product were implemented. So is z. B. the product of Example 1, which by Condensation of 65 parts by weight of 1,2-propylene oxide per part by weight of glycerol and then 0.20 parts by weight of ethylene oxide per part by weight of said intermediate was prepared in Column 2 labeled 65 PO - 0.20 EO.
1010
nach dem vorstehenden Verfahren hergestelltprepared by the above process worden waren, wurden zu Vergleichszwecken gewere used for comparison purposes prüft.checks.
Einige in der Struktur nicht verwandte Produkte wurden in der Gruppe C geprüft.Some products that are not structurally related were tested in group C.
Eine Kontrolle (D), die aus 50 Volumprozent Frostschutzmittel und 50 Volumprozent Wasser bestand, ίο aber keinen Zusatz eines erfindungsgemäßen Mittels enthielt, wurde ebenfalls geprüft.A control (D) that consisted of 50 percent by volume antifreeze and 50 percent water by volume, ίο but no addition of an agent according to the invention was also checked.
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